Binôme 1
Etude du reef artificiel - Avant projet


Plan



Le binôme


Le binôme étudiant le reef artificiel est composé de Tristan Aubel et Nicolas Daget.

Tristan Aubel : tristan.aubel@etu.enseeiht.fr

Nicolas Daget : nicolas.daget@etu.enseeiht.fr

   Passionné de surf et du mécanisme permettant aux vagues de déferler, nous avons voulu profiter de l'opportunité du BEI pour approndir nos connaissances et mieux comprendre les difficultés liées à l'implantation d'un reef artificiel permettant la pratique du surf

   Plusieurs pistes permettent d'atteindre cet objectif.
      Une expérimentale mettant en oeuvre des expériences et mesures sur le terrain.
      Une autre numérique consistant à modéliser le déferlement de la vague et à analyser les paramètres influant dessus.

   Nous avons plutôt opté pour une étude numérique, en essayant cependant de l'appliquer à un cas réel : le Cap Ferret.


Les objectifs


   Pour ce projet, les objectifs sont doubles. Nous voulons d'abord mener une étude 2D numérique pour, d'une part part, valider le code utilisé, et d'autre part, étudier l'influence de la pente et de la hauteur de la houle sur le déferlement des vagues.
   Ensuite, nous voulons étudier l'implantation d'un reef au Cap Ferret. Pour cela, nous envisageons à la fois une recherche bibliographique et une étude numérique. La partie bibliographique a pour vocation de connaitre les ouvrages déjà existants et comprendre quels ont été les critères menant à leur construction. A partir de cette recherche et de l'étude numérique bidimensionnelle, un site pourra être choisi permettant à priori d'améliorer le déferlement des vagues. A partir de là, une étude numérique tridimensionnelle permettra de d'analyser la qualité de la vague obtenue et son déroulement.

   Il apparait dès à présent que cette étude ne manque pas d'ambition. Il est vrai que l'étude numérique tridimensionnelle est d'abord un objectif vers lequel on tend que le but de ce projet.
   En effet, il est plus réaliste de définir les objectifs comme suit :

Etude bibliographique sur le déferlement
Etude bibliographique sur les reefs déjà construits
Etude numérique 2D
Etude géographique en vue de l'implantation d'un reef


Choix des outils


   Tout d'abord, pour effectuer cette étude, il a fallu recherché des outils le permettant. La difficulté étant liée aux simulations numériques, nous avons d'abord envisagé d'utiliser Fluent car c'est le code de calcul que nous connaissons le mieux. Après s'être informé, nous avons découvert que Fluent n'est pas forcément le logiciel le plus adapté pour étudier des écoulements à surface libre. Grâce à l'expérience de précédents BEI, nous avons découvert le code de calcul JADIM développé à l'IMFT.
   Ainsi, après rencontre avec Dominique Legendre et Dominique Astruc, nous avons décidé de mener une étude d'une part avec Fluent et d'autre part avec JADIM. Cette seconde partie s'inscrivant dans un axe de recherche à l'IMFT devant aboutir à un stage de DEA ou une thèse.

   En résumé, les outils utilisés sont :

le code de calcul industriel "Fluent 4.52.7"
le mailleur "Gambit"
le code de calcul de recherche "JADIM"
un post-processeur : "Matlab 6.0.0.88 release 12"


Gestion du projet


   Afin de gérer au mieux le projet, une étude de faisabilité a été effectuée. Au cours de cette étude, la simulation numérique tridimensionnelle a été conservé.

   Dans une première partie, le projet a été découpé en tâches et sous-tâches.

   On obtient alors les tâches suivantes :

Cas 2D
test de JADIM sur le cas du "break dam" (rupture de barrage) pour le valider à priori
test de Fluent sur le cas du "break dam" pour le valider à priori
étude bibliographique sur la houle et les solitons
validation de JADIM sur le cas du soliton
validation de Fluent avec la houle de Stoke
analyse des paramètres influençant le déferlement de la houle
conclusion de l'étude 2D

Cas 3D
étude bibliographique sur les ouvrages existant
recherche de données (bathymétrie, houle moyenne...)
analyse de l'emplacement
maillage 3D
modélisation 3D
conclusion sur le cas 3D

Rapport

Soutenance

   A l'aide de MS Project, un diagramme de Gantt et un réseau de PERT ont été construit. Cette approche permet de déterminer le chemin critique.

   Le diagramme de Gantt ci-dessus met en évidence deux choses :

le projet est long et aucun retard ne peut être tolére
le chemin critique emprunte les tâches de simulation 3D

   A l'aide de cette étude, il est mis en évidence que l'étude numérique tridimensionnelle est peut-être trop ambitieuse. En effet, au moindre retard, le projet ne peut plus respecter les délais. Pour respecter les délais, la simulation tridimensionelle sera donc une tâche facultative. Ainsi en cas de retards, cette tâche pourra être compressée.


Avancement du projet


   Aujourd'hui, avant les vacances de Toussaint, les premières estimations au niveau des délais sont respectées. Des études bibliographiques on éte menées et nous disposons maintenant de données précises sur la houle et les solitons. Nous avons aussi les résultats de plusieurs études sur la transformation d'un soliton arrivant sur une plage.

  • C. E. Synolakis (1987), The runup of solitary waves, J. Fluid. Mech. (1987), vol. 185, pp. 523-545
  • O. S. Madsen & C. C. Mei (1969), The transformation of a solitary wave over an uneven bottom, J. Fluid. Mech. (1969), vol. 39, pp. 781-791

       Ces études nous permettront de valider ou non les simulations bidimensionnelles.
       Par ailleurs, diverses simulations ont été éffectuées. Ainsi JADIM et Fluent ont à priori été validés sur le cas du "break dam". Ci-dessous, vous pouvez voir la simumlation éffectuée avec JADIM.

       Actuellement, diverses simulations sont effectuées avec Fluent et JADIM. Les résultats avec JADIM posent actuellement des problèmes, car l'arrière du soliton est perturbé par le point anguleux du maillage. Des solutions sont aujourd'hui mises en oeuvre pour résoudre ce problème.
       En ce qui concerne les simulations avec Fluent, l'implémentation de l'UDF (User Defined Function) permettant la génération de la houle de Stoke est en cours d'élaboration. Actuellement, un batteur fonctionne déjà, mais quelques détails restent à régler.

       Comme les délais n'ont pas encore été dépassé, le projet initial comprenant la simulation tridimensionnelle est encore de mise.


    Ecole Nationale Supérieure d'Electrotechnique, d'Electronique, d'Informatique, d'Hydraulique et de Telecom de Toulouse